扩张型心肌病动物模型的建立与评估.pdf
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1、第 40 卷第 4 期2023 年 8 月实验动物科学LABORATORY ANIMAL SCIENCEVol.40No.4August 2023论著收稿日期:2022-09-05作者简介:张冬(1986),男,主治医师,研究方向:胸心外科的基础及临床相关研究.E-mail:xiaoyuanxingyu 通信作者:李彬(1987),男,副研究员,研究方向:动物实验及相关研究.E-mail:libin 扩张型心肌病动物模型的建立与评估张 冬1 朱瑾彦2 张 敏2 李 彬2(1.首都医科大学附属北京积水潭医院,胸外科北京100037)(2.中国医学科学院,北京协和医学院,国家心血管病中心,阜外医院
2、,心血管疾病国家重点实验室,心血管植入材料临床前评价北京市重点实验室,动物实验中心,北京100037)摘要:目的探索建立扩张型心肌病(DCM)动物实验模型的方法并对其进行评估,为 DCM 的临床诊断治疗提供思路与方法。方法实验选择成年比格犬,分为两组,实验组注射阿霉素,对照组注射等量 0.9%氯化钠溶液。经麻醉诱导进行冠状动脉造影后,经左侧冠状动脉主干注射阿霉素(多柔比星),每周注射一次,连续注射 5 周。建立实验组 6 只,对照组 4 只,末次注射 4 周后对各组动物进行心脏超声检测、多导生理记录仪及心导管技术检测、血液学检测及心室重构评价检测,以评估 DCM 建模的可行性及有效性。结果与对
3、照组相比,DCM 组实验动物心脏出现明显扩大,且心室收缩力出现明显降低;DCM 组实验动物与对照组相比,各项血液学指标(除白细胞计数外)均出现明显差异;与对照组相比,DCM 组实验动物出现明显地全心扩大,Collagen I/III 的含量明显升高。结论采用冠脉多次注射阿霉素(多柔比星)的方法建造 DCM 动物模型,具有可行性及有效性,其周期较短、简单易行,并且更接近于人类 DCM 病理生理过程。关键词:扩张型心肌病;动物模型;心室重构;心肌纤维化中图分类号:Q95-3文献标志码:A文章编号:1006-6179(2023)04-0055-07DOI:10.3969/j.issn.1006-61
4、79.2023.04.011Establishment and Evaluation of an AnimalModel of Dilated CardiomyopathyZHANG Dong1,ZHU Jinyan2,ZHANG Min2,LI Bin2(1.Department of Thoracic Surgery,Beijing Jishuitan Hospital,Capital Medical University,Beijing 100037,China)(2.State Key Laboratory of Cardiovascular Disease,Beijing Key L
5、aboratory of Pre-Clinical Research andEvaluation for Cardiovascular Implant Materials,Animal Experimental Center,National Center for CardiovascularDisease,Fuwai Hospital,Chinese Academy of Medical Sciences,Peking Union Medical College,Beijing 100037,China)Abstract:Objective To explore the method of
6、establishing and evaluating the animal experimental model of dilated cardiomyopathy(DCM),and to provide ideas and method for the clinical diagnosis and treatment of DCM.MethodAdult beagle dogs were divided into two groups,the experimental group was injected with adriamycin and the control group was
7、injected with 0.9%sodium chloride solution.Adult beagles were given doxorubicin(doxorubicin)through the left main coronary artery once a week for 5 weeks after coronary angiography induced by anesthesia.The DCM group(n=6)was established,and the sham group(n=4)was established.Four weeks after the las
8、t injection,the animals in each group were examined by cardiac ultrasound,multichannel physiological recorder and cardiac catheterization technology,hematology and ventricular remodeling evaluation to evaluate the feasibility and effectiveness of DCM modeling.ResultCompared with the control group,th
9、e heart of the experimental animals in the 实验动物科学40 卷DCM group was significantly enlarged,and the ventricular contractility was significantly reduced.Compared with the control group,the experimental animals in DCM group showed significant differences in all hematological indexes(except white blood c
10、ell count).Compared with the control group,and the content of Collagen I/III in DCM group was significantly increased.ConclusionMultiple injection of doxorubicin into the coronary artery is feasible and effective to construct the animal model of DCM.The cycle is short,simple and feasible,and it is m
11、ore similar to the pathophysiology of human DCM.Key words:dilated cardiomyopathy;animal model;ventricular remodelling;myocardial fibrosis扩张型心肌病(dilated cardiomyopathy,DCM),是指以单侧或双侧心腔扩大、心肌收缩期功能减退、伴或不伴有充 血性心力 衰竭为 主 要 特 征 的 心 肌病1。在我国发病率为 13/10 万 84/10 万不等。迄今为止,病因不明2-4。其明显的病理改变主要以心腔扩张为主,可见室壁变薄,心肌纤维化加重并伴
12、有癜痕形成。病理组织学表现为:心肌细胞的非特异性肥大、变性,特别是程度不同的纤维化等病变混合存在5-7。本病的病程长短不等,可表现为充血性心力衰竭,以 往 认 为 症 状 出 现 后 5 年 的 存 活 率 只 有40%左右8。因为 DCM 病因不明,预后较差,且目前除心脏移植,并无特异、有效的治疗方法,故临床上对于 DCM 的研究必要而迫切。为深入研究 DCM 的发生发展特点,建立相关实验动物模型是一 种 十 分 有 效 的 手 段。为 此,旨 在 探 索 建 立DCM 的犬动物实验模型,并对其模型的有效性及稳定性予以评估。1材料和方法1.1材料1.1.1实验动物及分组:实验动物采用成年比格
13、犬10 只(雌雄不限,体质量 1020 kg),购于北京金牧阳实 验 动 物 养 殖 有 限 责 任 公 司,生 产 许 可 证 号【SCXK(京)2015-0005】,饲养于中国医学科学院阜外医院动物实验中心,使用许可证号【SYXK(京)2017-0015】。实 验 室 温 度 20 25 ,相 对 湿 度50%70%,换气次数每小时 8 10 次,采用 12 h/12 h 昼夜间断照明。实验动物耳标编号,自由摄食、饮水,实验方案通过阜外医院实验动物福利与伦理委员会审查,伦理审批号:0092-3-20-ZR(X)。实验动物分组:正常对照组(CTL 组):4 只;扩张型心肌病模型组(DCM 组
14、):6 只。1.1.2主要仪器设备:麻醉机(ACM619,北京航天长峰股份有限公司医疗器械分公司)、心电监护仪(MP50)、彩色多普勒超声心动仪(IE33)(飞利浦公司)、ACT 测量仪及耗材(ACT,HEMOCHRON)、24 h 动态心电图机(Reveal XT 9529)、植入式心电事件监测器(ICM)(LNQ11,美敦力)、心脏电生理刺激仪(DF-5A,苏州东方电子仪器厂)。1.1.3实验试剂:异氟烷(山东科源制药有限公司)、丙泊酚中/长链脂肪注射液(北京贾森尤斯卡比医药有限公司)、盐酸利多卡因注射液(中国大冢制药有限公司)、地高辛(江苏恒瑞医药股份有限公司)、呋塞米(常州千红生化制药
15、股份有眼公司)、注射用头孢氨苄(华北制药股份有限公司)、华法林(Orion)、氯化钾注射液(中国大冢制药有限公司)等。1.2方法1.2.1DCM 动物模型的建立:实验动物麻醉采取气管插管及全身麻醉,麻醉试剂使用丙泊酚(4 12 mg/kg)诱导麻醉和异氟烷(2%4%)吸入维持麻醉。呼吸机辅助呼吸,潮气量 12 mL/kg,维持血氧饱和度 100%。动物常规麻醉后,股动脉穿刺,穿刺顺利后置入 5F 鞘管,透视下将 5F 的 Judkins 导管置入左冠状动脉,在左主干注入阿霉素(多柔比星)。阿霉素溶解于 20 mL 0.9%氯化钠溶液中,每次的注射剂量 为 0.7 mg/kg。每 周 注 射 一
16、 次,连 续 注 射5 周。正常对照组同样进行麻醉,麻醉后同样置入导管,在相同位置注射等量不含阿霉素的 0.9%氯化钠溶液。每周注射一次,连续注射 5 周。成模标准:LVEF3)取材进行病理切片检查,进而排除病理切片制片过程中的影响。将动物安乐死,取出心肌组织于 4%多聚甲醛溶液固定,常规石蜡包埋,组织切片后行常规 HE 染色和 Masson 染色,于光镜下观察心肌组织纤维化及病理形态改变。应用 Image Pluse 5.1 计算机软件分析检测心肌组织胶原容积分数(CVF),CVF 为心肌纤维化面积与心肌总面积比值。1.2.5.2免疫组化检测组织 Collagen I/III 水平:对组织内
17、的 Collagen I/III 进行免疫组化检测,半定量测定。采用蛋白免疫印迹(Western blot)法:处死实验动物后取心肌组织标本 100 mg,剪碎、离心,用BCA 法测定蛋白浓度,经非连续梯度 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白,将凝胶上的蛋白转移至硝酸纤维膜上置于封闭液中,室温温育 1 h,再加入一抗,型胶原蛋白抗体、型胶原蛋白抗体、4 冰箱摇床上过夜,应用洗液漂洗,再加入二抗,室温摇床上培育 1 h,然后用洗液漂洗。最后将显色剂加入硝酸纤维膜 上,1 min 后 放 入 暗 室 曝 光。经 软 件分析。1.3统计学分析应用 SPSS10.0 统 计 软 件(Chicago,I
18、L:SPSS Inc.)进行数据分析。所有数据以均数标准差(xs)表示。t-检验用来确定两组之间的不同,单因素方差分析 SNK-q 检验用来比较多组之间的差异性。P0.05 被认为具有统计学意义。2结果2.1DCM 动物模型的建立DCM 动物模型冠脉造影及药物注射过程如图 1所示。注:冠脉造影确定左冠状动脉开口位置,自左冠脉动脉主干注射多柔比星(实验组)或者等量的 0.9%氯化钠溶液(对照组)Note:Coronary angiography determined the location of the left coronary artery opening and injected dox
19、orubicin(experimental group)or an equivalent 0.9%sodium chloride solution(control group)图 1DCM 动物模型-冠脉造影后注射阿霉素(多柔比星)Fig.1DCM animal model-doxorubicin injection after coronary angiography2.2DCM 动物模型的评价结果2.2.1心脏超声及血液动力学检测结果:如图 2 所示,与对照组相比,实验组在建模后左房内径(LA)、左室 舒 张 末 内 径(LVEDD)、左 室 收 缩 末 内 径(LVESD)、室间隔厚度(
20、IVSD)均出现明显增大(P0.05);每搏输出量(SV)、左室射血分数(EF)、左室75 实验动物科学40 卷短轴缩短率(FS)、左室收缩压(LVSP)、左室舒张末压(LVEDP)、左室内 压最大上升/下降 速 度(dp/dtmax)均出现明显降低(P0.05),详见表 1。注:A C.对照组,D F.模型组,与对照组相比,模型组左室射血分数(EF)、左室短轴缩短率(FS)等出现明显降低,左房内径(LA)、左室舒张末内径(LVEDD)、左室收缩末内径(LVESD)等出现明显扩大Note:A to C were the control group,and D to F were the mod
21、el group.Compared with the control group,left ventricular ejection fraction(EF)andleft ventricular short axis shortening rate(FS)were significantly decreased in the model group,and left atrial internal diameter(LA),left ventricularend diastolic internal diameter(LVEDD)and left ventricular end systol
22、ic internal diameter(LVESD)were significantly enlarged in the model group图 2末次注射 4 周后心脏超声检测情况Fig.2Echocardiography 4 weeks after the last injection表 1末次注射 4 周后心脏超声检测结果Table 1Cardiac ultrasound results 4 weeks after the last injection心脏超声检测指标对照组(CTL 组)(n=4)模型组(DCM 组)(n=6)建模前建模后建模前建模后心率(次/分)157.786.82
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